Uno de los retos de la neurociencia es entender cómo el cerebro, que tiene una anatomía relativamente estática, es capaz de adaptase a un mundo en constante cambio. Para eso, estudiar cómo las áreas del cerebro se interrelacionan estructural y funcionalmente es esencial.
Y en ese contexto, hay una pieza fundamental: los receptores.
Ahora, investigadores del Proyecto Cerebro Humano (HBP) han conseguido trazar un mapa del cerebro que ayudará a mejorar nuestra comprensión de la distribución de los receptores en este órgano.
La investigación se ha publicado este lunes en Nature Neuroscience y los datos ya están a disposición de la comunidad científica en la infraestructura EBRAINS del HBP, un proyecto integrado por científicos del Forschungszentrum Jülich y la Universidad Heinrich-Heine de Düsseldorf (Alemania), la Universidad de Bristol (Reino Unido), la Universidad de Nueva York (EE.UU.), el Child Mind Institute (EE.UU.) y la Universidad de París Cité (Francia).
El estudio ha permitido deducir que los patrones de los receptores definen principios organizativos clave en el cerebro, según el estudio.
«Imaginemos el cerebro como una ciudad. En los últimos años, la investigación cerebral se ha centrado en el estudio de sus carreteras, pero en esta investigación hemos elaborado el mapa más detallado hasta la fecha de los semáforos -los receptores de neurotransmisores- que controlan el flujo de información», explica el autor principal e investigador de la Universidad de Bristol, Sean Freoudist-Walsh.
«Hemos descubierto patrones en la disposición de estos ‘semáforos’ que nos ayudan a entender su función en la percepción, la memoria y la emoción. Es como encontrar la clave del flujo de tráfico de una ciudad, y abre posibilidades apasionantes para entender cómo funciona el cerebro normal», subraya.
Además, en el futuro, otros investigadores «podrían utilizar estos mapas para atacar redes y funciones cerebrales concretas con nuevos medicamentos», destaca.
UN MAPA DE SEMÁFOROS
Para hacer el mapa más detallado hasta la fecha de estos «semáforos», el equipo usó una técnica denominada autorradiografía de receptores in vitro para cartografiar la densidad de receptores de seis sistemas neurotransmisores distintos en más de 100 regiones cerebrales.
Para hallar los patrones en esta ingente cantidad de datos, aplicaron técnicas estadísticas y usaron modernas técnicas de neuroimagen, combinadas con conocimientos anatómicos expertos, lo que les permitió descubrir las relaciones entre los patrones de receptores, la conectividad cerebral y la anatomía.
Al comprender la organización de los receptores en el cerebro, se espera que futuros estudios puedan vincular mejor la actividad cerebral, el comportamiento y la acción de los fármacos.
Además, dado que los receptores son el objetivo de los medicamentos, la investigación podría orientar en el futuro el desarrollo de nuevos tratamientos para funciones cerebrales específicas.
«Ahora, nuestra intención es utilizar este conjunto de datos para desarrollar modelos computacionales del cerebro», avanza Froudist-Walsh.
Estos modelos de redes neuronales inspirados en el cerebro ayudarán a comprender la percepción y la memoria normales, así como las diferencias en personas con trastornos como la esquizofrenia o bajo la influencia de sustancias como las «setas mágicas».
«También nos proponemos integrar mejor los hallazgos entre especies, vinculando la neurociencia detallada a nivel de circuito, que suele realizarse en roedores, con la actividad cerebral a gran escala observada en humanos», comenta la investigadora.
Los datos del estudio «ya se han puesto gratuitamente a disposición de la comunidad neurocientífica y a través de la infraestructura EBRAINS del Proyecto Cerebro Humano, para que puedan ser utilizados por otros neurocientíficos computacionales que pretendan crear otros modelos biológicamente informados», añade Nicola Palomero-Gallagher, investigadora del HBP en el Forschungszentrum Jülich y autora principal del artículo.